專利名稱：五路pwm電機控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機控制電路，特別是，涉及一種由微處理器控制PWM控制器實現的五路PWM波形輸出的電機控制的集成電路。
背景技術：
電動機的類型主要有同步電動機、異步電動機與直流電動機，本發(fā)明五路PWM電機控制電路用于控制直流有刷電機。直流有刷電機有定子和轉子兩大部分組成，定子上有磁極(繞組式或永磁式)，轉子有繞組，通電后，轉子上形成磁場(磁極)，定子和轉子的磁極之間有一個夾角，在定子磁場(N極和S極之間)的相互吸引下使電機旋轉。直流有刷電機采用PWM方式控制電機，控制精度高、控制方式靈活。
目前多數PWM控制直流有刷電機的電路只具有多路PWM控制時序功能，在需要算法運算、與上位機通訊、高精度的AD采集，多路DA輸出等方面往往不能兼顧。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種五路PWM電機控制電路，其不僅實現了五路PWM電機控制，還具有CPU算法運算和通訊功能，以及16位AD轉換和4路12位DA轉換功能。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案
一種五路PWM電機控制電路，包括微控制器、PWM控制器、AD轉換器及DA轉換器，
所述的微處理器對從串口獲得的數據根據控制需要進行運算，根據運算的結果控制所述的PWM控制器生成用于控制電機的PWM波形信號，所述的微控制器對所述的AD轉換器和所述的DA轉換器進行控制，
所述的PWM控制器具有五路PWM波形輸出，每一路PWM波形輸出均有一個N控制信號和一個P控制信號，所述的PWM控制器具有單邊調制模式和雙邊調制模式兩種工作模式，兩種工作模式由所述的微控制器的一個控制寄存器的控制位MODE進行選擇M0DE位為低時選擇雙邊調制模式，所述的微處理器初始化寫入控制量M、周期T及死區(qū)時間D，工作時需寫入控制量M ;M0DE位為高時選擇單邊調制模式，所述的微處理器初始化寫入控制量M和周期T，工作時需寫入控制量M ；其中控制量M用于定義對應一路PWM波形的N控制信號或 P控制信號的正向輸出脈沖占空比和反向輸出脈沖占空比的差值，以控制正向電機驅動時間和反向電機驅動時間，每一路PWM波形的控制量M均存于由高8位和低8位組成的16位寄存器中，周期T存于由高8位和低8位組成的16位寄存器中，死區(qū)時間D存于由高8位和低8位組成的16位寄存器中，五路PWM波形的輸出通道的選通/關閉分別由所述的控制寄存器的五個位進行控制，該所述的控制寄存器的剩余兩個位用于設置分頻因子，
所述的AD轉換器在電機控制過程中需要模擬量輸入時，由所述的微控制器讀入數據并經內部的控制算法后輸出電機控制信號，
所述的DA轉換器根據電機控制需要對電機進行模擬控制。
其中，所述的DA轉換器的模擬輸出經過一個放大器進行四倍放大。
其中，所述的微處理器由一個9. 8304MHz的晶體振蕩器提供時鐘信號。
其中，所述的PWM控制器由一個IOMHz的晶體振蕩器提供時鐘信號。
本發(fā)明現對于現有技術的有益效果在于五路PWM波形輸出通道，可實現多路電機控制；由微控制器進行控制，不僅能夠進行算法運算，還可與上位機實現數據交換和通訊控制；由兩個晶體振蕩器為微處理器和PWM控制器提供時鐘信號，無需外接時鐘電路；通過由微控制器控制的AD轉換器輸入外部的模擬控制信號；通過由微控制器控制的DA轉換器實現多路模擬信號輸出，具有可編程功能，電路的控制程序可以在線調試和在線升級；采用基于LTCC基板的厚膜混合集成電路工藝將各個芯片進行集成，整體電路的體積小、精度高，具有結構簡單及厚膜集成的密封性好和可靠性高的特點。


附圖1為本發(fā)明的控制電路的原理框附圖2為本發(fā)明的電路中的PWM控制器的寫時序波形附圖3為本發(fā)明的電路中的PWM控制器的輸出波形時序圖。
具體實施方式
下面結合附圖所示的實施例對本發(fā)明的技術方案作以下詳細描述
如附圖1所示，本發(fā)明的五路PWM電機控制電路包括微控制器、PWM控制器、AD轉換器及DA轉換器，微處理器對從串口獲得的數據根據控制需要進行運算，根據運算的結果控制PWM控制器生成用于控制電機的PWM波形信號，微控制器對AD轉換器和DA轉換器進行控制，PWM控制器具有五路PWM波形輸出，每一路PWM波形輸出均有一個N控制信號和一個P控制信號，PWM控制器具有單邊調制模式和雙邊調制模式兩種工作模式，兩種工作模式由微控制器的一個控制寄存器的控制位MODE進行選擇M0DE位為低時選擇雙邊調制模式， 微處理器初始化寫入控制量M、周期T及死區(qū)時間D，工作時需寫入控制量M ；MODE位為高時選擇單邊調制模式，微處理器初始化寫入控制量M和周期T，工作時需寫入控制量M ；其中控制量M用于定義對應一路PWM波形的N控制信號或P控制信號的正向輸出脈沖占空比和反向輸出脈沖占空比的差值，以控制正向電機驅動時間和反向電機驅動時間，每一路PWM 波形的控制量M均存于由高8位和低8位組成的16位寄存器中，周期T存于由高8位和低 8位組成的16位寄存器中，死區(qū)時間D存于由高8位和低8位組成的16位寄存器中，五路 PWM波形的輸出通道的選通/關閉分別由控制寄存器的五個位進行控制，該控制寄存器的剩余兩個位用于設置分頻因子，AD轉換器在電機控制過程中需要模擬量輸入時，由微控制器讀入數據并經內部的控制算法后輸出電機控制信號；DA轉換器根據電機控制需要對電機進行模擬控制。
其具體地，微處理器選擇低功耗AVR微處理器，內含硬件乘法器，支持JTAG端口仿真和編程，兩個全雙工硬件串口 USART，16K字節(jié)的FLASH存貯器，支持ISP編程，在項目開發(fā)、生產、維護方面都非常方便。IK字節(jié)的SRAM，32個通用寄存器，三個數據指針，可以使用C語言編程，512字節(jié)的EEPROM存貯器，可以在系統(tǒng)掉電時保存數據。內置上電復位電路 (POR)和可編程低電壓檢測(BOD)復位電路。五種睡眠模式，可以實現非常低的功耗，該微處理器的工作頻率9. 8304MHz，時鐘的精度士50ppm，微處理器根據串口得到的數據，再經4過控制需要進行運算，根據運算的結果控制PWM控制器生成PWM波，并且微處理器可以同時控制AD轉換器和DA轉換器，實現模擬信號輸入和輸出的閉環(huán)控制，達到系統(tǒng)級閉環(huán)控制功能；PWM控制器采用專用芯片完成，是PWM輸出控制的核心，由微處理器控制PWM控制器完成各種需要的PWM輸出控制功能，PWM控制器工作頻率10MHz，時鐘的精度士50ppm;PWM控制器有兩種工作模式，即單邊調制模式和雙邊調制模式。模式的選擇由控制寄存器模式控制位MODE進行選擇。MODE為低時選擇雙邊調制模式，MODE為高時選擇單邊調制模式。
在雙邊調制模式(MODE = 0)下工作時，在初始化時寫入控制量Μ、周期T和死區(qū) D，工作時只需寫控制量Μ，輸入輸出關系如表1所示；
表1雙邊調制模式的輸入輸出控制關系
權利要求
1.一種五路PWM電機控制電路，其特征在于包括微控制器、PWM控制器、AD轉換器及 DA轉換器，所述的微處理器對從串口獲得的數據根據控制需要進行運算，根據運算的結果控制所述的PWM控制器生成用于控制電機的PWM波形信號，所述的微控制器對所述的AD轉換器和所述的DA轉換器進行控制，所述的P麗控制器具有五路PWM波形輸出，每一路PWM波形輸出均有一個N控制信號和一個P控制信號，所述的PWM控制器具有單邊調制模式和雙邊調制模式兩種工作模式，兩種工作模式由所述的微控制器的一個控制寄存器的控制位MODE進行選擇M0DE位為低時選擇雙邊調制模式，所述的微處理器初始化寫入控制量M、周期T及死區(qū)時間D，工作時需寫入控制量M ;M0DE位為高時選擇單邊調制模式，所述的微處理器初始化寫入控制量M和周期 T，工作時需寫入控制量M ；其中控制量M用于定義對應一路PWM波形的N控制信號或P控制信號的正向輸出脈沖占空比和反向輸出脈沖占空比的差值，以控制正向電機驅動時間和反向電機驅動時間，每一路PWM波形的控制量M均存于由高8位和低8位組成的16位寄存器中，周期T存于由高8位和低8位組成的16位寄存器中，死區(qū)時間D存于由高8位和低 8位組成的16位寄存器中，五路PWM波形的輸出通道的選通/關閉分別由所述的控制寄存器的五個位進行控制，該所述的控制寄存器的剩余兩個位用于設置分頻因子，所述的AD轉換器在電機控制過程中需要模擬量輸入時，由所述的微控制器讀入數據并經內部的控制算法后輸出電機控制信號，所述的DA轉換器根據電機控制需要對電機進行模擬控制。
2.根據權利要求1所述的五路PWM電機控制電路，其特征在于所述的DA轉換器的模擬輸出經過一個放大器進行四倍放大。
3.根據權利要求1所述的五路PWM電機控制電路，其特征在于所述的微處理器由一個9. 8304MHz的晶體振蕩器提供時鐘信號。
4.根據權利要求1所述的五路PWM電機控制電路，其特征在于所述的PWM控制器由一個10 MHz的晶體振蕩器提供時鐘信號。
全文摘要
本發(fā)明公開一種五路PWM電機控制電路，包括微控制器、PWM控制器、AD轉換器及DA轉換器，由微控制器控制PWM控制器輸出五路PWM波形對多路電機進行控制，工作中，通過寫入控制量M來控制PWM波形，控制量M用于定義對應的PWM波形的正向脈沖占空比和反向脈沖占空比的差值，以控制電機正向驅動時間和反向驅動時間。微控制器能夠進行算法運算控制、與上位機進行數據交換和通訊控制；電路由晶體振蕩器提供時鐘信號；通過AD轉換器輸入外部的模擬控制信號；通過DA轉換器實現多路模擬信號輸出，具有可編程功能；采用基于LTCC工藝將各個芯片進行集成，整體電路體積小、精度高，具有結構簡單、密封性好和可靠性高的特點。
文檔編號H02P7/06GK102510250SQ20111033359
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權日2011年10月28日
發(fā)明者余向陽, 馮業(yè)勝, 周冬蓮, 張憲起, 李金寶, 杜松, 汪健, 王麗麗, 謝斌 申請人:中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心